Промышленные компьютеры для встраиваемых систем by СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ журнал

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

Алексей Сорокин

Промышленные компьютеры для встраиваемых систем В статье рассматриваются промышленные компьютерные системы и встраиваемые компьютеры, построенные на базе одноплатных компьютеров, выполненных в стандартных форм факторах. Представлены современные встраиваемые панельные и защищённые компьютеры, ориентированные на промышленное и транспортное применение в жёстких условиях эксплуатации и поддерживающие возможность расширения функций. Приведены примеры из номенклатуры изделий ведущих производителей. Затронут вопрос о применении защищённых дисплеев со встраиваемыми компьютерами.

В СТРАИВАЕМЫЕ

СИСТЕМЫ

Под встраиваемыми системами (Em bedded Systems) обычно понимают на бор встраиваемых аппаратных средств (Embedded Hardware), которые позици онируются для работы в составе какой либо другой системы, как правило, под управлением встраиваемого программ ного обеспечения (Embedded Software). В качестве аппаратных средств управ ления и контроля системой, как прави ло, применяются процессорные моду ли на базе микропроцессоров различ ных архитектур. На данный момент ко личество типов таких архитектур уже превышает 40. Если попытаться разде лить встраиваемые системы по типу применяемых в них микропроцессор ных решений (архитектуры централь ного процессора), то каждому типу можно сопоставить некоторый набор доступного для применения встраи ваемого программного обеспече ния (ПО), минимальный (базовый) набор интерфейсов и поддерживаемых периферийных устройств, минималь ную и максимальную производитель ность, а также допустимые условия эксплуатации. Ведь именно архитекту ра и количество управляющих процес соров определяют уровень производи www.cta.ru

тельности и функциональность систе мы, потребляемую ею мощность, а сле довательно, и область применения. Например, процессоры архитектуры x86 могут применяться практически во всех системах, где это позволяют габа ритные размеры и уровень потребляе мой мощности (рис. 1). В то же время есть области применения, где прочно закрепились экономичные и малогаба ритные контроллеры архитектуры ARM. Данный пример свидетельствует о том, что определяющую роль может играть не столько архитектура процес сора, сколько те аппаратно программ ные решения на базе этой архитекту ры, которые в настоящее время пред ставлены на рынке. Да и выбор встраи ваемого ПО скорее

Рис. 1. Модуль CPB906 (компания FASTWEL) с ×40 мм, выполненный на базе размерами 65× процессора Vortex86DX архитектуры x86 © СТА-ПРЕСС

Рис. 2. ПЛК FASTWEL I/O с распределённой системой ввода вывода

зависит от типа решаемой задачи, не жели от типа используемого оборудо вания. Всё это приводит к тому, что в каждой области применения складыва ются в качестве общепринятых свои определённые программно аппарат ные решения на базе процессоров определённой архитектуры и под управлением определённого набо ра встраиваемого ПО. Все микропроцессорные архитекту ры развиваются своим путём и часто оптимизируются именно для тех при менений, где они получили наиболь шее распространение. В качестве аппа СТА 1/2011

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

ратных средств АСУ ТП наиболее ши роко распространены решения на базе архитектур, отличных от x86, – это программируемые логические конт роллеры (ПЛК). Основными особен ностями ПЛК являются поддержка промышленных полевых шин (field bus), наличие развитой распределён ной системы ввода вывода, а также поддержка специализированного ПО, призванного ускорить и упростить процесс разработки АСУ ТП, – SCADA (рис. 2). Другим видом встраиваемых аппаратных средств для систем управ ления выступают промышленные ком пьютеры, выполненные на базе архи тектуры x86. Благодаря наличию мно жества стандартных форм факторов изделий этого вида и готовых специа лизированных аппаратных средств расширения промышленные компью теры позволяют строить надёжные сис темы, предоставляющие гибкие воз можности расширения и изменения функций, являются свободно програм мируемыми и поддерживают не только операционные системы (ОС) общего назначения, но и ОС реального време ни (ОС РВ). Поэтому промышленные компьютеры находят широкое приме нение в таких отраслях, как промыш ленное производство, медицина, тор говля, железнодорожный транспорт, судостроение, авиация, и в различных ответственных приложениях, требую щих надёжного функционирования в жёстких условиях эксплуатации. Для таких применений имеется широкий набор специализированного встраива емого ПО и разработано множество специальных программно аппаратных решений. Именно о таких решениях и построенных на их основе системах пойдёт речь в данной статье.

Рис. 3. Модуль CPC1301 (стандарт COM Express, процессор Intel Core 2 Duo, тактовая частота 1,5 ГГц) компании FASTWEL с установленными модулями SO DIMM

тему, промышленные интерфейсы (например, изолированные CAN, RS 422/485 и др.), несколько Ethernet портов и даже наличие аналогового и цифрового ввода вывода. Как пра вило, все компоненты являются напаянными (Soldered, или Onboard), но иногда производители предлагают использовать модули расширения для ОЗУ – модули памяти SO DIMM. Ис пользование таких нераспаянных мо дулей снижает виброустойчивость од ноплатного компьютера, но позволяет выполнить его в меньшем форм фак торе и добавить гибкости в подборе не обходимого объёма памяти (рис. 3). То же самое относится и к дисковой под системе: интегрированный флэш диск дороже и имеет меньший объём, неже ли стандартный носитель на жёстком магнитном диске (НЖМД), но неос поримым преимуществом флэш диска являются работоспособность в индуст риальном температурном диапазоне и высокие показатели виброустойчивос ти. Сейчас на рынке доступны флэш диски (SSD) объёмом до 160 Гбайт со скоростями чтения/записи до 235–170 Мбайт/с, что значительно превышает аналогичные показатели большинства НЖМД. Одноплатные компьютеры, в отличие от изделий об щего назначения, редко имеют станда ртные интерфейсные разъёмы для подключения периферийного обору дования. Это вызвано стремлением применять малогабаритные разъёмы вместо стандартных крупногабарит ных. В зависимости от форм фактора SBC иногда ставятся стандартные разъёмы, но их количество ограничено областью крепления лицевой панели, если таковая вообще предусматривает ся конструкцией. В случае когда изде лие предназначено для применения в составе какого либо оборудования и не предполагается использование устрой

П РОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

одноплатные компьютеры для домаш них мультимедийных систем. Модули промышленного назначения – это из делия, выполненные в стандартных форм факторах и ориентированные на эксплуатацию в жёстких условиях. Они могут иметь специализированный на бор интерфейсов и потреблять значи тельно меньше энергии по сравнению с модулями общего назначения. При мерами таких модулей для промыш ленного или транспортного примене ния могут быть одноплатные компью теры (SBC), которые представляют со бой законченное решение, включаю щее в свой состав все необходимые компоненты, обеспечивающие требуе мую функциональность. Минималь ный набор компонентов для SBC включает в свой состав исполняющий процессор, ОЗУ и набор системной ло гики, поддерживающий определённый минимальный функционал, который обычно подразумевает последователь ные порты (RS 232, USB), стандартные шины расширения, интерфейс под ключения дисковой подсистемы (IDE и/или SATA) и не менее одного порта Ethernet. В качестве расширения функ ционала можно рассматривать встро енную дисковую подсистему, слот для карт памяти (CompactFlash, SD или MicroSD и т.п.), графическую подсис

Любая компьютерная система стро ится на базе процессорного модуля (Host Module, или CPU Module), кото рый может быть модулем общего или промышленного назначения. Модули общего назначения – это, как правило, изделия для бытовых нужд и изделия для приложений, не требующих нали чия специализированных интерфей сов, эксплуатируемые при нормальных условиях и без особых требований по устойчивости к механическим и про чим воздействиям. Ярким примером могут выступать материнские платы для персональных компьютеров или

Рис. 4. Модули одноплатных компьютеров CPC304 (слева) и CPC306 (справа) с установленными интерфейсными модулями KIB380 и KIB386 (FASTWEL)

СТА 1/2011

15 www.cta.ru

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

ства с лицевой панелью, которая кре пится непосредственно к его интер фейсным разъёмам, логично размес тить на модуле малогабаритные разъё мы и сделать кабели переходники на стандартные (в том числе и на специ альные герметичные) разъёмы, ис пользуемые в оборудовании. Часто так и делают: ставят обычные штыревые соединители на SBC модулях и пред лагают применять кабели переходни ки, которые несложно разработать са мостоятельно или сделать на заказ. Иногда используют интерфейсные мо дули, предоставляющие переход с уста новленных на SBC модуле разъёмов на разъёмы стандартного типа; примера ми могут послужить варианты совмест ного применения одноплатных компь ютеров и интерфейсных модулей фир

мы FASTWEL: CPC304 и KIB380, CPC306 и KIB386 (рис. 4). Особым отличием SBC от модулей общего назначения и между собой яв ляется форм фактор, в котором выпол нен модуль (см. врезку «Основные форм факторы и стандарты для компо нентов встраиваемых компьютерных систем»). Построение компьютерной системы возможно по двум основным принципам – это магистрально мо дульные и стековые системы. Магист рально модульные системы выполня ются на базе каркасов с пассивной объ единительной платой (backplane), по которой разведена объединительная шина. К таким системам относятся мо дули, выполненные в соответствии со спецификациями CompactPCI, VME, AdvancedTCA, MicroPC, PCI/ISA и т.п.

Стековые системы не используют объ единительную плату, а соединение мо дулей осуществляется путём подсоеди нения модулей друг к другу через сте ковые разъёмы, на которые выведена объединительная шина. Стековым сис темам принадлежат, в первую очередь, модули, соответствующие специфика циям PC/104, PC/104 Plus, PCI 104, PCI/104 Express, а также EPIC, EBX, 3,5", ETX, COM, и модули, выполнен ные по ряду спецификаций SFF SIG (Small Form Factor Special Interest Group). Подобные системы наиболее часто находят применение в составе промышленных компьютеров, кото рые представляют собой законченное решение, заключённое в корпус и отве чающее требованиям конкретного класса пылевлагозащищённости.

ОСНОВНЫЕ ФОРМ ФАКТОРЫ И СТАНДАРТЫ ДЛЯ КОМПОНЕНТОВ ВСТРАИВАЕМЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ кого, так и военного назначения. Более под определяющей её версию, например AMC.0 VME Шина VMEbus (VersaModule Eurocard bus)

(Advanced Mezzanine Card, или AdvancedMC,

робно познакомиться со спецификациями

была разработана компанией Motorola в

rev.0), EXP.0 (CompactPCI Express). Консорци

стековых форм факторов PC/104 можно на

1981 году для применения в изделиях фор

ум продвигает следующие спецификации:

сайте консорциума www.pc104.org.

мата Евромеханика (Eurocard). Оригиналь

● слотовые системы PICMG 1.xx (PCI/ISA,

ная версия была принята в 1987 году как

SFF SIG

PCI, SHB Express и др.);

международный стандарт IEEE 1014, IEC 821

● магистрально модульные системы PICMG

В 2008 году был основан консорциум SFF

(МЭК 821). В 1994 году был принят стандарт

2.xx (CompactPCI, VME64x, CompactPCI

SIG (Small Form Factor Special Interest Group),

Serial и др.);

продвигающий ряд спецификаций для мо

VME64 (ANSI/VITA 1 1994), описывающий 64 битовое расширение шины VME, а в 1998

● магистрально модульные системы PICMG

дулей с малыми габаритами и потреблени

году – стандарт VME64x (ANSI/VITA 1.1

3.xx (AdvancedTCA Base, Ethernet Advan

ем меньше 10 Вт. Особое внимание со сторо

1997), являющийся развитием VME64.

cedTCA и др.);

ны консорциума уделяется поддержке «тра

Продвижением стандартов VME занимается международная ассоциация VITA (VME

● магистрально модульные

системы

International Trade Association), основанная в

● стековые системы COM.x, именуемые как

ции для стековых систем, как SUMIT, Pico

1984 году. Стандарт VME и сегодня является

COM Express (COM – Computer On Module).

ITXe, Pico I/O, COMIT, CoreExpress, а также

популярным для изделий промышленного,

Полный список спецификаций PICMG

спецификацию MiniBlade, поддерживаю

телекоммуникационного и военного назна

можно

чения. Подробную информацию о стандар

www.picmg.org.

найти

на

сайте

консорциума

тах VME можно найти на сайте ассоциации VITA www.vita.com.

PICMG

щую сменные карты памяти USB 2.0/ 3.0, SATA, MMC, PCI Express x1, SDIO. Более подробно с этими спецификациями можно

PC/104

ознакомиться

Консорциум PC/104, основанный в 1992

диционных» (legacy) интерфейсов и ПО. Консорциум продвигает такие специфика

MTCA.x (MicroTCA);

на

сайте

консорциума

www.sff sig.org.

году, продвигает стековые системы в форм

MicroPC

В 1994 году был основан консорциум

факторах PC/104, PC/104 Plus, PCI 104,

PICMG (PCI Industrial Computer Manufactu

PCI/104 Express, PCIe/104. Каждый последу

Данный форм фактор был предложен

rers Group), целью которого было расшире

ющий стандарт является логическим разви

американской компанией Octagon Systems

ние стандартов группы PCI SIG (PCI Special

тием предыдущего и, как следствие, имеет с

для построения магистрально модульных

Interest Group) на оборудование для приме

ним практически полную совместимость. По

систем на базе 8 битовой шины ISA. Изде

нения в системах промышленной автомати

мимо перечисленных консорциум поддер

лия в форм факторе MicroPC преимущест

зации, медицины, телекоммуникаций и во

живает такие популярные для одноплатных

венно ориентированы на жёсткие условия

енного назначения. До 2004 года специфика

компьютеров стандарты, как EBX, EBX

эксплуатации и производятся преимущест

ции PICMG нумеровались путём изменения

Express, EPIC, EPIC Express и 3,5". Данные

венно двумя компаниями в мире – Octagon

кода версии, представленного в виде «x.yy»,

стандарты нашли широкое применение сре

Systems (США) и FASTWEL (Россия). Изде

где «x» определял форм фактор (1 – слото

ди одноплатных компьютеров, а также в за

лия в данном форм факторе нашли приме

вые системы, 2 – CompactPCI, 3 – системы

щищённых компьютерах, состоящих из од

нение в системах промышленной автомати

AdvancedTCA), а «yy» соответствовал иденти

ного и более модулей, объединённых в стек

зации, коммуникации, управления, а также

фикатору спецификации. После 2004 года

и установленных в обычно герметичном кор

в составе аппаратуры военного назначения.

появилась новая система нумерации стан

пусе. Областью наибольшего распростране

Данный форм фактор не имеет утверждён

дартов: было введено буквенное обозначе

ния решений на базе стандартов консорциу

ного и поддерживаемого каким либо кон

ние новых спецификаций с одной цифрой,

ма PC/104 является транспорт как гражданс

сорциумом стандарта. ■

www.cta.ru

СТА 1/2011

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

В СТРАИВАЕМЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Встраиваемые промышленные компь ютеры условно можно разделить на две основные категории: панельные (Panel PC) и защищённые встраиваемые (да лее – защищённые). Отличительной особенностью панельных компьютеров является наличие средств визуализации и ввода вывода. По сути это полноцен ный персональный компьютер, только реализованный в виде моноблока. Наи более часто панельные компьютеры оснащаются сенсорным экраном, а на лицевой панели присутствуют только самые необходимые функциональные клавиши. Как правило, от панельного компьютера не требуется высокой про изводительности. Поэтому применение в них одноплатных компьютеров как функционального ядра более чем оправ данно: низкое энергопотребление, кон дуктивный теплоотвод, способность ра ботать в круглосуточном режиме без сбоев, возможность выбора или заказа размера корпуса, дисплея и способа крепления, отвечающего условиям мон тажа в готовую систему. Имеющиеся средства визуализации и ввода вывода позволяют использовать панельные компьютеры для организации человеко машинного интерфейса (HMI). Отсюда и основные области их применения – терминалы или пульты оператора для управления и контроля в АСУ ТП, транспортных средствах (автомобиль ных, железнодорожных, судовых, авиа ционных), медицине, торговле и сфере обслуживания. В зависимости от усло вий применения панельные компьюте ры могут иметь защищённое исполне ние лицевой панели, всего корпуса или не иметь защиты вообще. Одноплатный компьютер, являющийся функциональ ным ядром панельного компьютера, как правило, имеет стековую архитектуру в соответствующем форм факторе (EPIC, EBX, 3,5", PC/104 и др.) или представлен платой носителем с процессорным мо дулем в формате COM, ETX и т.п. При мерами промышленных панельных компьютеров могут служить изделия та ких производителей, как Advantech, AAEON, FASTWEL (рис. 5). Защищённые компьютеры, в отличие от панельных, которые также могут иметь защищённое исполнение, не рас полагают встроенными в шасси или корпус средствами организации HMI – попросту говоря, у них отсутствуют встроенный дисплей и клавиатура. За www.cta.ru

Рис. 5. Панельный компьютер БС03 (FASTWEL), построенный на базе COM модуля CPB904 (FASTWEL) и предназначенный для применения на железнодорожном транспорте в кабине машиниста электровоза/тепловоза

Рис. 6. Высокопроизводительная станция оператора FASTWEL AdvantiX IPC ATX 7220 на базе процессора Intel Pentium Dual Core

щищённые компьютеры – это, как пра вило, либо магистрально модульная, либо стековая система объединения мо дулей. Для построения магистрально модульной системы применяются сло товые одноплатные компьютеры, кото рые устанавливаются в шасси с пассив ной объединительной платой (кросс платой). Примерами таких систем могут служить наиболее распространённые системы форматов CompactPCI, VME, AdvancedTCA, MicroPC. Защищённое исполнение в таких системах достигает ся путём применения защищённых шас

си. Применение модулей с кондуктив ным теплоотводом на корпус позволяет избавиться от необходимости использо вания воздушных фильтров и систем вентиляции непосредственно в шасси и, как следствие, необходимости создавать внутри шасси избыточное давление для защиты от пыли – всё это существенно снижает требования к обслуживанию таких систем, повышает их ресурс и на дёжность. В защищённых шасси лице вая и задняя панели, где можно было бы установить дисплей небольших разме ров, уже заняты необходимыми интер фейсными разъёмами. Заметим, что тра диционные для домашних, офисных и серверных компьютеров материнские платы в форм факторах ATX, mini ATX и т.п. также являются магистрально мо дульными слотовыми системами, но без применения шасси и объединительных кросс плат. Производством разнообраз ных шасси, кросс плат, корпусов и мо дулей для магистрально модульных сис тем занимается множество иностранных и отечественных компаний. Если гово рить именно о готовых решениях, то можно обратить внимание на промыш ленное оборудование AdvantiX, выпус каемое фирмой FASTWEL. Данное обо рудование ориентировано на промыш ленное применение и может удовлетво рить самого искушённого потребителя (рис. 6). Стековые системы тоже устанавли ваются в корпуса, причём весьма огра ниченного размера и без объедини тельных плат. В таких корпусах лице вой панелью является одна из сторон корпуса, на которую выведены необхо димые интерфейсные разъёмы. Напри мер, американская компания RTD Embedded Technologies предоставляет потребителю встраиваемые компьюте ры под названием IDAN, HiDAN и HiDANplus. Данные решения предпо лагают объединение в одну систему модулей формата PC/104, причём каж дый модуль уже упакован в своём сег

СТА 1/2011

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

менте корпуса (рис. 7). У такого рода решений есть свои плюсы – это удоб ство сборки корпуса, заранее спроек тированное расположение кабелей, вывод всех интерфейсов на стандарт ные интерфейсные разъёмы, организа ция теплоотвода на боковые стенки. Но есть и недостатки – высокая стои мость фрезерованных деталей корпуса, наличие множества стыков элементов корпуса и необходимость применения модулей только из линейки RTD Em bedded Technologies, пусть и весьма со лидной. Основной особенностью тако го рода решений является необходи мость обеспечения доступа к одной и более боковым сторонам корпуса при монтаже оборудования и кабелей, что не позволяет устанавливать корпус в нишу с доступом только к одной сторо не. С другим вариантом организации защищённого компьютера на базе мо дулей PC/104 можно ознакомиться на примере встраиваемого оборудования таких компаний, как FASTWEL и Octa gon Systems. В данных решениях для защиты стека используется цельный корпус, рассчитанный на определён ное количество стековых модулей. Теп лоотвод осуществляется тоже через бо ковые стенки корпуса, а вывод всех не обходимых интерфейсов организован на лицевой панели. Такая конструкция обеспечивает компактное расположе ние интерфейсных разъёмов и позво ляет производить установку корпуса в нишу без доступа к его задней и боко вым стенкам. Защита от пыли и/или влаги обеспечивается за счёт примене ния герметизированных интерфейс ных разъёмов. Одним из достоинств та ких защищённых систем является воз можность их функционального расши рения. Ведь в данном случае в стек можно устанавливать любые модули расширения соответствующего форм фактора, в том числе и самостоятельно разработанные заказчиком специали зированные модули; всё, что необходи

Рис. 8. Защищённый компьютер MK306 компании FASTWEL www.cta.ru

мо в данном случае, – это переработка только одной детали корпуса – лице вой панели, а всё остальное будет без изменений. Например, компьютер мо дульный MK306 (рис. 8) позициониру ется фирмой FASTWEL как отладоч ный комплект для контроллера CPC306 и представляет собой закон ченное решение, состоящее из следую щих основных элементов: модуль контроллера CPC306 с аналоговым и цифровым вводом выводом, модуль видеопроцессора VIM301, источник питания PS351 и модуль интерфейс ный KIB386. Данный комплект стеко вых модулей помещён в корпус, что обеспечивает степень защиты IP40. Несмотря на то что данное изделие по зиционируется как отладочный комп лект, оно может применяться и как за конченное решение, а также на его ба зе путём переработки конструкции за приемлемые сроки и деньги может быть выполнен заказной вариант, отве чающий нуждам конкретного заказчи ка. Ещё одно изделие фирмы FASTWEL – это компьютер модуль ный MK307 (внешний вид показан на рис. 4 в статье [1]). Данное изделие по зиционируется как платформа для построения расширяемого встраивае мого защищённого компьютера для жёстких условий эксплуатации. Поня тие «платформа» подразумевает нали чие в основном исполнении лишь средств обеспечения основной функ циональности – процессорного модуля и модуля источника питания. Все ос тальные модули (модуль видеопроцес сора, коммуникационные и навигаци онные модули) являются опциональ ными, как и модули расширения, раз работанные заказчиком. Главное – это соответствие модулей расширения стандарту PC/104 Plus и изготовление интерфейсного кабеля для вывода ин терфейсов с модулей расширения на лицевую панель. В данном изделии все модули устанавливаются в корпус со степенью защиты IP65. Для обеспече ния столь высокой степени защиты применяются герметичные разъёмы фирмы LTW, а отвод тепла осуществля ется через боковые стенки корпуса. Оба изделия, MK306 и MK307, работа ют от сети постоянного тока с напря жением питания 10…36 В в диапазоне рабочих температур от –40 до +70°С и устойчивы к воздействию одиночных ударов до 100g и вибрации до 10g. По мимо данных изделий можно обратить внимание и на более производитель © СТА-ПРЕСС

Рис. 9. Защищённый компьютер MK150 (FASTWEL) с креплением для установки на DIN рейку

ные решения фирмы FASTWEL. Защи щённый компьютер MK150 (рис. 9) представляет собой многофункцио нальное устройство, построенное на базе процессора AMD Geode LX800 и ориентированное на транспортное и промышленное применение, однако данный компьютер не предполагает ус тановку дополнительных модулей рас ширения. Защищённые компьютеры MK905 на базе процессора AMD Geode LX800 (рис. 10) и MK800 на базе про цессора Intel Pentium M допускают ус тановку до двух дополнительных моду лей расширения PC/104 Plus. Защи щённые компьютеры серии MK фир мы FAST WEL – далеко не единствен ные решения в своём роде, но мало ка кие их аналоги могут похвастаться по добными характеристиками, и это при том, что компьютеры серии MK явля ются полностью российскими разра ботками, ориентированными в первую очередь на российских потребителей.

П РОМЫШЛЕННЫЕ ЗАЩИЩЁННЫЕ ДИСПЛЕИ Защищённые компьютеры, постро енные как по магистрально модульно му, так и по стековому принципу, пред назначены для решения задач контро ля и управления, поэтому в них тради ционно не уделяется особого внимания видеоподсистеме. Промышленные компьютеры редко оснащают мощной графической подсистемой, способной работать со сложными трёхмерными объектами и поддерживающей более двух дисплеев, и тем более встроенным дисплеем, как у панельных компьюте ров. Ведь в условиях окружающей сре ды, требующих защищённого исполне ния, предпочтительнее реализовать удалённое управление системой из операторской или из другого здания, населённого пункта и т.п. Если же за щищённые системы требуют наличия визуализации по месту применения, а СТА 1/2011

ОБЗОР/ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ

Рис. 10. Расширяемый защищённый компьютер MK905 (FASTWEL)

использование панельного компьюте ра необоснованно, то задействуются промышленные дисплеи требуемых размеров. При необходимости на базе защищённого компьютера и промыш ленного дисплея можно построить и распределённое решение: встроенный компьютер в составе оборудования размещается в промышленной обста новке или в опасной зоне, а дисплей выносится в операторскую или уста навливается на удалении, в более бла гоприятных для оператора условиях. В настоящее время доступны для за каза промышленные дисплеи весьма впечатляющего диапазона размеров и с довольно широким выбором видеоин терфейсов, что может добавить функ циональности использующей эти дисп леи системе и гибкости при выборе применяемого в ней оборудования. Примерами могут служить защищён ные дисплеи таких производителей, как Planar, Advantech, LITEMAX. С конк ретными примерами защищённых дисплеев для жёстких условий эксплуа тации от компании LITEMAX (серия NPD) можно ознакомиться в [2]. При разработке собственной системы имеет смысл обратить внимание на LCD дисплеи фирмы Sharp серии Strong2, способные работать при температурах от –20 до +70°С, и на высококонтраст ные электролюминесцентные дисплеи компании Planar, пригодные для рабо ты при температурах от –40 до +70°С.

З АКЛЮЧЕНИЕ С конца 20 го века встраиваемые системы претерпели ряд существенных изменений: они стали более функцио нальными, более защищёнными и бо лее доступными. Конечно же, сейчас уже 21 й век, и надо ориентироваться на современные решения хотя бы по той причине, что они есть, доступны и сильно упрощают жизнь. Если обра тить внимание на обзоры панельных компьютеров [3] и промышленных СТА 1/2011

компьютеров [4], сделанные в 20 м ве ке, то в результате сравнения с совре менными решениями мы увидим, что произошла качественная эволюция применяемого оборудования, введены новые, более перспективные интер фейсы и технологии, а задачи, возлага емые на встраиваемые компьютерные системы, стали сложнее, требователь нее к вычислительной мощности и на личию развитых коммуникационных возможностей. В настоящее время многие идеи авто матизации прошлого века стали при вычной для всех реальностью. Сейчас, когда оплачивают услуги связи или проезд в метро, покупают железнодо рожные билеты и т.п., часто пользуются платёжными терминалами, которые есть не что иное, как панельные компь ютеры. В современных поездах в каби нах машинистов устанавливаются пульты оператора – это тоже панель ные компьютеры. На транспорте и на промышленных предприятиях для ре шения задач контроля и управления оборудованием широко применяются защищённые компьютеры с разными степенями пылевлагозащищённости в зависимости от условий эксплуатации и специфики решаемых задач. Космичес кие аппараты уже сложно представить без наличия бортовых компьютеров, требования к которым значительно от личаются от требований к оборудова нию общего или домашнего назначе ния, как правило, именно из за условий эксплуатации. Все эти системы можно назвать встраиваемыми системами, и нужно выбрать лишь вариант их испол нения для конкретного применения. ●

Л ИТЕРАТУРА 1. Пятницких А. PC/104 – стандарт для жёстких условий эксплуатации // Совре менные технологии автоматизации. – 2011. – № 1. 2. Гуров И. Дисплеи высокой яркости LITEMAX для жёстких условий эксплуа тации // Современные технологии авто матизации. – 2010. – № 2. 3. Сорокин С., Гарсия В. Панельные персо нальные компьютеры фирмы Advantech // Современные технологии автоматиза ции. – 1998. – № 3. 4. Кузнецов А. Промышленные компьютеры фирмы Advantech // Современные техно логии автоматизации. – 1997. – № 1.

21 www.cta.ru